綜采工作面三機配套方案

綜采工作面三機配套方案
綜采工作面的“三機”是指采煤機、液壓支架、刮板輸送機,是綜采工作面的主要設(shè)備。其選型首先必須考慮配套關(guān)系,選型正確先進、配套關(guān)系合理是提高綜采工作面生產(chǎn)能力、實現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件。
1　“三機”的選型原則
1.1　采煤機的選型原則(1)采煤機能適合的煤層地質(zhì)條件,其主要參數(shù)(采高、截深、功率、牽引方式)的選取要合理,并有較大的適用范圍。
(2)采煤機應(yīng)滿足工作面開采生產(chǎn)能力的要求,其生產(chǎn)能力要大于工作面設(shè)計能力。
(3)采煤機的技術(shù)性能良好,工作可靠,具有較完善的各種保護功能,便于使用和維護。
采煤機的實際生產(chǎn)能力、采高、截深、截割速度、牽引速度、牽引力和功率等參數(shù)在選型時必須確定。
實際生產(chǎn)能力主要取決于采高、截深、牽引速度以及工作時間利用系數(shù)。采高由滾筒直徑、調(diào)高形式和搖臂擺角等決定。滾筒直徑是滾筒采煤機采高的主要調(diào)節(jié)變量,每種采煤機都有幾種滾筒直徑供選擇,滾筒直徑應(yīng)滿足最大采高及臥底量的要求。截深的選取與煤層厚度、煤質(zhì)軟硬、頂板巖性以及移架步距有關(guān)。截割速度是指滾筒截齒齒尖的圓周切線速度,由截割部傳動比、滾筒轉(zhuǎn)速和滾筒直徑確定,對采煤機的功率消耗、裝煤效果、煤的塊度和煤塵大小等有直接影響。牽引速度的初選是通過滾筒最大切削厚度和液壓支架移架追機速度驗算確定。牽引力是由外載荷決定的,其影響因素較多,如煤質(zhì)、采高、牽引速度、工作面傾角、機身自重及導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和摩擦系數(shù)等,沒有準確的計算公式,一般取采煤機電機功率消耗的10%~25%。滾筒采煤機電機功率常用單齒比能耗法或類比法計算,然后參照生產(chǎn)任務(wù)及煤層硬度等因素確定。
1.2　液壓支架的選型原則
(1)液壓支架的選型就是要確定支架類型(支撐式、掩護式、支撐掩護式)、支護阻力(初撐力和額定工作阻力)、支護強度與底板比壓以及支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)(立柱數(shù)目、最大最小高度、頂梁和底座的尺寸及相對位置等)及閥組性能和操作方式等。
(2)選型依據(jù)是礦井采區(qū)、綜采工作面地質(zhì)說明書。在選型之前,必須將所采工作面的煤層、頂?shù)装寮安蓞^(qū)的地質(zhì)條件全部查清。然后依據(jù)不同類級頂板選取架型。最后依據(jù)選型內(nèi)容結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有液壓支架的主要技術(shù)性能直接選定架型及其參數(shù)所對應(yīng)的支架型號。
1.3　刮板輸送機的選型原則
(1)刮板輸送機的輸送能力應(yīng)大于采煤機的最大生產(chǎn)能力,一般取1.2倍。
(2)要根據(jù)刮板鏈的質(zhì)量情況確定鏈條數(shù)目,結(jié)合煤質(zhì)硬度選擇鏈子結(jié)構(gòu)型式。
(3)應(yīng)優(yōu)先選用雙電機雙機頭驅(qū)動方式。
(4)應(yīng)優(yōu)先選用短機頭和短機尾。
(5)應(yīng)滿足采煤機的配合要求,如在機頭機尾安裝張緊、防滑裝置,靠煤壁一側(cè)設(shè)鏟煤板,靠采空區(qū)一側(cè)附設(shè)電纜槽等。在選型時要確定的刮板輸送機的參數(shù)主要包括輸送能力、電機功率和刮板鏈強度等。輸送能力要大于采煤機生產(chǎn)能力并有一定備用能力。電機功率主要根據(jù)工作面傾角、鋪設(shè)長度及輸送量的大小等條件確定。刮板鏈的強度應(yīng)按惡劣工況和滿載工況進行驗算。
2　“三機”的合理配套從采煤機、液壓支架、刮板輸送機的選型原則中看到,綜采設(shè)備的合理配套是很復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
2.1　滿足生產(chǎn)能力要求采煤機生產(chǎn)能力要與綜采工作面的生產(chǎn)任務(wù)相適應(yīng),工作面刮板輸送機的輸送能力應(yīng)大于采煤機的生產(chǎn)能力,液壓支架的移架速度應(yīng)與采煤機的牽引速度相適應(yīng),而乳化液泵站輸出壓力與流量應(yīng)滿足液壓支架初撐力及其動作速度要求。
2.2　滿足設(shè)備性能要求輸送機的結(jié)構(gòu)形式及附件必須與采煤機的結(jié)構(gòu)相匹配,如采煤機的牽引機構(gòu)、行走機構(gòu)、底托架及滑靴的結(jié)構(gòu),電纜及水管的拖移方法以及是否連鎖控制等。輸送機的中部槽應(yīng)與液壓支架的推移千斤頂連接裝置的間距和連接結(jié)構(gòu)相匹配。采煤機的采
高范圍與支架的最大和最小結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng),而其截深應(yīng)與支架推移步距相適應(yīng)。
其計算公式為:
R=B+E+W+X+d/2(1)
式中　R———無立柱空間寬度,mm;
　B———截深,mm;
　E———鏟煤板空距,規(guī)定為50~100 mm;
　W———輸送機寬度,mm;
　X———前柱與電纜槽間距,mm;
　d———前柱外徑,mm。
W=F+G+J+V(2)
式中　F———鏟煤板寬度,150~240 mm;
　G———中部槽寬度,mm;
　J———導(dǎo)向槽寬度,mm;
　V———電纜槽寬度,mm。
2.3　滿足安全和工作方便要求
(1)從安全角度出發(fā),工作面無立柱空間愈小愈好。
(2)為防止移架后支架前柱與電纜相碰和采煤機司機的人身安全,前柱與電纜槽之間必須留有間隙X=150~240 mm。
(3)梁端距T一般為150~300 mm,用來防止?jié)L筒切割頂梁。
(4)推移千斤頂行程應(yīng)比采煤機截深大100~200 mm。
(5)保證過煤高度C>250~300 mm,以便煤流順利從底托架下通過。
(6)過煤空間Y最小值為90 mm至200~250mm之間,前者適于底板清理良好及采煤機機身短
的場合。
此外,當(dāng)煤層傾角大于160°時(大采高支架工作面傾角大于10°),輸送機必須設(shè)置防滑錨固裝置,而支架必須帶防倒防滑及調(diào)架裝置。
3　實際工作中如何做到選型正確先進配套合理依據(jù)上述“三機”的選型原則及配套關(guān)系的分析可以看到,其選型工作是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、采礦學(xué)、機電和機制等多門學(xué)科,同時又是提高綜采工作面礦井效率和效益的前提所在。目前的選型設(shè)計還是以“經(jīng)驗類比”為主,雖然基本上能夠滿足生產(chǎn)需要,但在某些環(huán)節(jié)上還存在著嚴重的不合理現(xiàn)象。如移架循環(huán)時間長,不能滿足采煤機牽引速度的要求;有些選型設(shè)計參數(shù)是符合要求的,但在實際使用中無法達到或?qū)崿F(xiàn)。如液壓支架初撐比一般為0.5~0.8,而實際應(yīng)用中僅為
0.25~0.4。這說明,綜采工作面“三機”配套不能停留在簡單的“經(jīng)驗類比”上,而應(yīng)開發(fā)研制綜采設(shè)備選型的專家系統(tǒng),避免在選型設(shè)計中受決策者個人偏見或感情色彩的影響。同時還要對系統(tǒng)中的主要環(huán)節(jié)進行動態(tài)優(yōu)化設(shè)計,使其設(shè)計參數(shù)與實際運行參數(shù)得到統(tǒng)一。現(xiàn)行國內(nèi)外高產(chǎn)高效綜采工作面裝備能力的配比關(guān)系主要是:刮板輸送機與采煤機的功率配比應(yīng)為1∶1,最好為1.2~1.4∶1,這樣才能把輸送機的事故減少到最低限度。綜采設(shè)備的能力應(yīng)以工作面生產(chǎn)能力為基礎(chǔ),采煤機、工作面刮板輸送機、運輸巷可伸縮帶式輸送機的生產(chǎn)能力一般按工作面生產(chǎn)能力分別乘以系數(shù)1.2,1.3,1.4來確定。需要說明的是:上述各種配套關(guān)系不是唯一的。也就是說,采煤機、液壓支架、刮板輸送機的選型完全可以用性能和能力相似的同類產(chǎn)品所代替。而在實際生產(chǎn)中,即使采用相同綜采設(shè)備的不同工作面或不同礦井,其實際生產(chǎn)能力和全員效率可能有較大差距,這主要是由于礦井的開采條件、組織管理水平存在著客觀的差距。如果客觀條件不具備,即使選擇生產(chǎn)能力很高的配套設(shè)備,也遠不能達到提高生
產(chǎn)能力的目的。高產(chǎn)高效綜采工作面的三機選型應(yīng)從實際出發(fā),因地制宜,具備什么檔次的開采條件,就選用相應(yīng)檔次的配套設(shè)備。新建礦和舊礦井的改造還應(yīng)區(qū)別對待,現(xiàn)有設(shè)備的充分利用也是不可忽視的問題。綜采發(fā)展的原則不是要增加綜采工作面數(shù)量,而是應(yīng)該提高綜采工作面單產(chǎn),減少輔助作業(yè)環(huán)節(jié),提高集中生產(chǎn)化的程度。